西門子公司日前已經(jīng)開通了一個(gè)新的設(shè)施，用于研究將電力轉(zhuǎn)化為氫氣，然后再轉(zhuǎn)化為氨氣，并將其儲存的能量再轉(zhuǎn)換成電力。

在需要大規(guī)模儲能的地方，氨氣可以發(fā)揮重要作用

德國工業(yè)巨頭西門子公司正在研究使用氨氣作為儲存和運(yùn)輸氫氣的方法，并應(yīng)用在可再生能源的能源系統(tǒng)中。

該公司近日在英國牛津郡哈威爾開通運(yùn)營了一個(gè)投資150萬英鎊（200萬美元）的概念驗(yàn)證工廠，用于測試將電力轉(zhuǎn)化為氫氣，然后再轉(zhuǎn)化為氨氣，并將其儲存的能量再轉(zhuǎn)換成電力。

該工廠由西門子公司出資三分之一，政府機(jī)構(gòu)Innovate U.K.出資三分之二，這被認(rèn)為是世界上同類產(chǎn)品的第一家工廠。

英國科學(xué)技術(shù)委員會、牛津大學(xué)和卡迪夫大學(xué)也參與了該項(xiàng)目的研究，該項(xiàng)目包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、氮?dú)獍l(fā)生器、水電解系統(tǒng)、Haber-Bosch反應(yīng)堆，以及一個(gè)30千瓦發(fā)電機(jī)組。

西門子公司項(xiàng)目經(jīng)理Ian Wilkinson表示，對氨氣的研究是西門子在電池等其他儲能技術(shù)方面的補(bǔ)充。但他表示，電池儲能系統(tǒng)主要用于電力，而英國能源使用率只占約四分之一。

“很顯然，我們需要一系列儲能解決方案使電力更加脫碳環(huán)保�！盬ilkinson補(bǔ)充道，“我認(rèn)為這需要很多不同的儲能技術(shù)。”

他表示，對于短期的低容量應(yīng)用來說，電池可能是一種主要的儲能技術(shù)。但在需要較長時(shí)間的大規(guī)模儲能的情況下，氨氣可以起到重要的作用，特別是在如果能量必須從一個(gè)地方運(yùn)輸?shù)搅硪粋�(gè)地方或存儲用于泵送水力或用于壓縮空氣的洞穴的情況。

Wilkinson說：“對于大容量和長期儲能技術(shù)來說，很難取代化學(xué)燃料發(fā)電。當(dāng)然，人們?nèi)缃袷褂煤芏嗷瘜W(xué)燃料產(chǎn)生的電能有很多原因，但這主要是因?yàn)楝F(xiàn)在所有的燃料都是以化石為基礎(chǔ)的。”

他指出，氨氣具有與化石燃料相似的儲存和運(yùn)輸特性，并且不會有碳排放。而氫氣是當(dāng)前非碳化學(xué)燃料努力的主要焦點(diǎn)，但不容易儲存或運(yùn)輸。

氨氣有利的另一方面是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)、儲存和運(yùn)輸，因此它是一種熟悉且低成本的化合物。氨氣的沸點(diǎn)是零下33攝氏度，因此雖然在液態(tài)時(shí)需要保持冷卻，但所需的制冷水平不會過高。

根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的統(tǒng)計(jì)，2016年全球合成氨工業(yè)產(chǎn)量約為1.4億噸。其中大部分來自化石燃料，其中氫氣通過蒸汽重整裂解，然后通過Haber-Bosch化學(xué)工藝與氮?dú)饨Y(jié)合。

然而在未來，預(yù)計(jì)大量的氫可能直接從可再生電力使用水解方法進(jìn)行生產(chǎn)。Wilkinson說，如果可能的話，應(yīng)該直接使用這種氫氣，以盡量減少化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中固有的能量損失。

盡管如此，對于氨氣的散裝儲存或運(yùn)輸，他說，“轉(zhuǎn)化成氨氣的能源損失相當(dāng)小，大約占?xì)滢D(zhuǎn)化到氨過程電能總成本的10%。”

氨氣生產(chǎn)的成本在很大程度上取決于用于發(fā)電過程的電力成本，盡管Wilkinson表示可再生能源領(lǐng)域的一些最近的超低價(jià)競標(biāo)可能有助于走出經(jīng)濟(jì)困境。

“不需要儲存太長的時(shí)間，也不需要運(yùn)輸太多，因?yàn)檗D(zhuǎn)化為氨氣的成本遠(yuǎn)低于儲存或運(yùn)輸氫氣的成本�！彼�說，“這是解決脫碳難題中的一部分，雖然這種方法并不是萬能的，但它有很大的潛力�！�

Wilkinson說，無論生產(chǎn)氨氣是否值得，都將取決于具體的應(yīng)用。為了用于燃料電池，例如用于驅(qū)動車輛，氨氣必須轉(zhuǎn)化回氫氣，但這將進(jìn)一步損失效率。

Wilkinson表示，“然而，在燃?xì)鉁u輪機(jī)中直接燃燒氨的研究也在不斷增加。目前看起來十分可行�！�